ES2121168T5 - POROUS PEARLED AMMONY NITRATE. - Google Patents
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Abstract
UN PRODUCTO DE DENSIDAD REDUCIDA POROSO, EN PARTICULAR NITRATO DE AMONIO, Y SU METODO DE PREPARACION, QUE INCLUYE MICROESFERAS ENCAPSULADAS, EN PARTICULAR MICROBALONES POLIMERICOS, QUE ACTUAN PARA REDUCIR LA DENSIDAD DEL PRODUCTO. LA INVENCION TAMBIEN SE REFIERE A UNA COMPOSICION PARA EXPLOSIVOS EN PARTICULAR ANFO Y ANFO PESADO, QUE INCLUYE TAL NITRATO DE AMONIO DE DENSIDAD REDUCIDA.A POROUS REDUCED DENSITY PRODUCT, IN PARTICULAR AMMONIUM NITRATE, AND ITS PREPARATION METHOD, WHICH INCLUDES ENCHANGED MICROSPHERES, IN PARTICULAR POLYMER MICROBALLS, THAT ACT TO REDUCE THE DENSITY OF THE PRODUCT. THE INVENTION ALSO REFERS TO A COMPOSITION FOR EXPLOSIVES IN PARTICULAR ANFO AND HEAVY ANFO, WHICH INCLUDES SUCH A REDUCED DENSITY AMMONIUM NITRATE.
Description
Nitrato amónico perlado poroso.Porous pearl ammonium nitrate.
Esta invención se refiere a un producto perlado poroso, particularmente a nitrato amónico perlado poroso.This invention relates to a pearled product porous, particularly porous pearl ammonium nitrate.
En esta memoria descriptiva, el término "perlado poroso" se utiliza para hacer referencia a un producto particulado que, en el caso del nitrato amónico, contiene menos del 0,5%, preferiblemente menos del 0,2% de agua en masa por masa.In this specification, the term "porous pearl" is used to refer to a product particulate that, in the case of ammonium nitrate, contains less than 0.5%, preferably less than 0.2% water by mass.
El nitrato amónico perlado poroso se utiliza comúnmente como uno de los componentes de composiciones explosivas que se utilizan en la industria minera.Porous Pearl Ammonium Nitrate is used commonly as one of the components of explosive compositions They are used in the mining industry.
De esta manera, por ejemplo, el nitrato amónico perlado poroso se mezcla con fuel-oil para formar la composición explosiva conocida como ANFO, y con una emulsión para formar ANFO pesado, con o sin la adición previa de combustible.In this way, for example, ammonium nitrate porous pearl is mixed with fuel oil to form the explosive composition known as ANFO, and with an emulsion to form heavy ANFO, with or without the previous addition of fuel.
Por razones de rentabilidad y/o para controlar la potencia explosiva total de una carga en particular, frecuentemente se prefiere una perla de nitrato amónico de baja densidad y se han creado varios métodos para producir un producto de este tipo. En general, tales métodos se refieren a la granulación en perlas de disoluciones de nitrato amónico de menor concentración.For reasons of profitability and / or to control the total explosive power of a particular charge, frequently a low density ammonium nitrate pearl is preferred and they have created several methods to produce such a product. In In general, such methods refer to granulation in pearls of solutions of lower concentration ammonium nitrate.
Por ejemplo, un método de este tipo es el descrito en la patente australiana 621.994. En esta patente, el nitrato amónico y el material a granel particulado de baja densidad se mezclan juntos mientras que dicho nitrato amónico se encuentra en un estado fundido. El nitrato amónico que contiene material particulado de baja densidad se moldea entonces como partículas. Esta patente describe un procedimiento de dos etapas para obtener el producto perlado.For example, such a method is the described in Australian patent 621,994. In this patent, the ammonium nitrate and low density particulate bulk material they are mixed together while said ammonium nitrate is found In a molten state. Ammonium nitrate containing material Low density particulate is then molded as particles. This patent describes a two stage procedure for obtaining the pearlized product
A excepción del hecho de que los métodos conocidos anteriormente mencionados presentan límites de viabilidad, también representan un coste elevado para el equipamiento de secado disponible. Además, las perlas resultantes, a pesar de tener la porosidad elevada deseada y por lo tanto una densidad menor, por lo general tienen una resistencia mecánica relativamente baja, frecuentemente hasta el punto en que no son útiles para la aplicación práctica.Except for the fact that the methods known above mentioned have feasibility limits, they also represent a high cost for drying equipment available. In addition, the resulting pearls, despite having the desired high porosity and therefore a lower density, so generally have a relatively low mechanical resistance, frequently to the point where they are not useful for practical application.
En consecuencia, un objeto de esta invención es prever un producto perlado poroso, en particular nitrato amónico, de densidad reducida, y su método de preparación, con el cual puedan superarse o al menos minimizarse los problemas anteriormente mencionados. Otro objeto de la invención es prever una composición explosiva que incluya un nitrato amónico perlado de este tipo, de densidad reducida.Consequently, an object of this invention is provide a porous pearl product, in particular ammonium nitrate, of reduced density, and its method of preparation, with which they can overcome or at least minimize the problems above mentioned. Another object of the invention is to provide a composition explosive that includes a pearled ammonium nitrate of this type, of reduced density
Según la invención, se prevé un producto de nitrato amónico perlado poroso que incluye microesferas poliméricas huecas, incorporándose en la estructura cristalina los balones poliméricos que se han expandido durante el procedimiento de granulación en perlas hasta un tamaño de entre 2 y 150 micrómetros.According to the invention, a product of porous pearl ammonium nitrate that includes polymer microspheres hollow, the balls being incorporated into the crystal structure Polymers that have expanded during the procedure of granulation in pearls up to a size between 2 and 150 micrometers
El solicitante ha encontrado que la presencia de este tipo de microesferas reduce sustancialmente la densidad del producto.The applicant has found that the presence of This type of microsphere substantially reduces the density of the product.
Preferiblemente, las microesferas tienen las siguientes propiedades físicas en el producto final:Preferably, the microspheres have the following physical properties in the final product:
Además, según la invención, el producto perlado poroso también incluye piedra caliza.Furthermore, according to the invention, the pearled product Porous also includes limestone.
En una forma preferida de la invención, el producto perlado poroso puede incluir del 70,0% al 99,9% en masa por masa de nitrato amónico que contiene microesferas encapsuladas como se ha descrito anteriormente y del 30,0% al 0,1% en masa por masa de piedra caliza.In a preferred form of the invention, the Porous pearl product may include 70.0% to 99.9% by mass per Ammonium nitrate mass containing encapsulated microspheres such as described above and from 30.0% to 0.1% by mass per mass of limestone
Además, también según la invención, la porosidad del producto puede potenciarse aún más mediante la inclusión de gas en el producto durante el procedimiento de granulación en perlas.In addition, also according to the invention, the porosity of the product can be further enhanced by the inclusion of gas in the product during the granulation procedure in pearls
El solicitante ha encontrado que los pasos creados en un producto perlado de este tipo mediante la inclusión de gas pueden mejorar la porosidad de un producto de este tipo sin afectar demasiado a su resistencia mecánica.The applicant has found that the steps created in such a pearlized product by including gas can improve the porosity of such a product without affect your mechanical resistance too much.
Además, según la invención, el gas se produce in situ en el producto por medio de una reacción química adecuada.Furthermore, according to the invention, the gas is produced in situ in the product by means of a suitable chemical reaction.
Además, también según la invención, el gas comprende dióxido de carbono formado por la descomposición de un carbonato adecuado en un medio ácido.In addition, also according to the invention, the gas it comprises carbon dioxide formed by the decomposition of a Suitable carbonate in an acidic medium.
El carbonato puede comprender cualquier sal inorgánica adecuada soluble en agua de ácido carbónico, tal como, por ejemplo, carbonato de potasio y/o de sodio, o alternativamente puede comprender una sal menos soluble.The carbonate can comprise any salt suitable inorganic water soluble carbonic acid, such as, for example, potassium and / or sodium carbonate, or alternatively It may comprise a less soluble salt.
Puesto que el producto perlado poroso comprende
nitrato amónico, éste siempre presenta cierta acidez que
reacciona con el carbonato añadido para producir el dióxido de
carbono necesario.Since the porous pearl product comprises ammonium nitrate, it always has a certain acidity that
It reacts with the added carbonate to produce the necessary carbon dioxide.
Preferiblemente, el carbonato comprende carbonato de potasio que está presente en una concentración de entre el 0,01 hasta el 1,00% en masa/masa.Preferably, the carbonate comprises carbonate of potassium that is present in a concentration of between 0.01 up to 1.00% by mass / mass.
El solicitante ha encontrado que el nitrato de
potasio que se forma en la reacción entre el carbonato de potasio
añadido y el ácido nítrico presente en el nitrato amónico, actúa
como modificante del hábito cristalino para el nitrato amónico,
confiriendo de este modo una resistencia mecánica aumentada para el
nitrato amónico y aumentando la temperatura de transición (32 grados
C) de la transición cristalina entre la forma cristalina II y la
forma cristalina
III.The applicant has found that the potassium nitrate that is formed in the reaction between the added potassium carbonate and the nitric acid present in the ammonium nitrate, acts as a modifier of the crystalline habit for the ammonium nitrate, thus conferring an increased mechanical resistance for ammonium nitrate and increasing the transition temperature (32 degrees C) of the crystalline transition between crystalline form II and crystalline form
III.
Además, también según la invención, el producto perlado puede incluir sílice coloidal que sirve para endurecer la superficie del producto.In addition, also according to the invention, the product pearlized may include colloidal silica that serves to harden the product surface.
Además, según la invención, la sílice coloidal se proporciona añadiendo ácido silícico y/o poli(ácido silicílico) y/o vidrio soluble al producto no perlado en una concentración suficiente, preferiblemente de entre el 0,1 y el 10% en masa/masa, para asegurar resistencias aceptables a la friabilidad y a la rotura.Furthermore, according to the invention, the colloidal silica is provides by adding silicic acid and / or poly (silicic acid) and / or glass soluble to the non-pearlized product in a concentration sufficient, preferably between 0.1 and 10% by mass / mass, to ensure acceptable resistance to friability and break.
La invención también incluye dentro de su alcance una composición explosiva, particularmente ANFO y/o ANFO pesado, que incluye un producto de nitrato amónico perlado de este tipo, del cual se ha reducido la densidad debido a la presencia de microesferas encapsuladas.The invention also includes within its scope an explosive composition, particularly ANFO and / or heavy ANFO, that includes a pearlized ammonium nitrate product of this type, from which density has been reduced due to the presence of encapsulated microspheres.
El solicitante ha encontrado que, además de obtener una densidad reducida en la perla resultante, con o sin la adición de carbonatos que producen gas y con o sin la adición de sílice coloidal, la menor densidad también se conserva después de cargar por vía neumática un explosivo del tipo ANFO formado a partir de la perla porosa y fuel-oil en la razón 94:6 utilizada normalmente para un explosivo de este tipo.The applicant has found that, in addition to obtain a reduced density in the resulting pearl, with or without the addition of carbonates that produce gas and with or without the addition of colloidal silica, the lowest density is also preserved after pneumatically loading an explosive of the ANFO type formed from of the porous pearl and fuel oil in the ratio 94: 6 normally used for such an explosive.
Una realización de un método para producir un producto según la invención se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a la figura 1 adjunta, que representa la sección longitudinal esquemática a través de un aparato adecuado para llevar a cabo el método.An embodiment of a method for producing a product according to the invention will now be described by way of example with reference to the attached figure 1, which represents the section Schematic longitudinal through an apparatus suitable for carrying out method.
En esta disposición se emplea un tipo convencional de boquilla 10 de granulación en perlas con forma cónica (cabezal rociador) para la granulación en perlas de nitrato amónico. La boquilla 10 tiene una entrada 11 tubular a través de la cual puede alimentarse la disolución de nitrato amónico, que debe granularse en perlas, sobre dos platos 12 y 13 difusores separados que se extienden transversalmente y para pasar desde allí a través de un tamiz 14 de 100 micrómetros y un plato 15 de la boquilla como gotas 16 de nitrato amónico.In this arrangement a type is used Conventional nozzle 10 granulation shaped pearls Conical (spray head) for granulation in nitrate beads ammonium The nozzle 10 has a tubular inlet 11 through the which can be fed the ammonium nitrate solution, which should be granulated in pearls, on two plates 12 and 13 separate diffusers that extend transversely and to pass from there through of a sieve 14 of 100 micrometers and a plate 15 of the nozzle as 16 drops of ammonium nitrate.
La boquilla 10 también está dotada de un tubo 17
de descarga alargado que baja por el costado de la boquilla 10 y que
está doblado a lo largo de su longitud como se indica. El tubo 17,
que se guía y pasa a través de un orificio de la boquilla 10 hacia
el interior de la boquilla 10, tiene una entrada 18 y una salida 19
ubicada en el interior de la boquilla 10. A pesar de que la salida
19, que está conectada a una boquilla 20 de pulverización de ángulo
amplio, se muestra como realizada en la parte inferior de la placa
12 difusora, de hecho puede estar ubicada en cualquier lugar a lo
largo de la longitud de la boquilla 10, también pueden suprimirse,
si es necesario, las placas 12 y 13
difusoras.The nozzle 10 is also provided with an elongated discharge tube 17 which runs down the side of the nozzle 10 and which is folded along its length as indicated. The tube 17, which is guided and passes through a hole of the nozzle 10 towards the inside of the nozzle 10, has an inlet 18 and an outlet 19 located inside the nozzle 10. Although the outlet 19 , which is connected to a wide angle spray nozzle 20, is shown as being made in the lower part of the diffuser plate 12, in fact it can be located anywhere along the length of the nozzle 10, they can also be suppressed , if necessary, plates 12 and 13
diffusers
Las microesferas y la disolución de carbonato de potasio que se necesitan en el procedimiento se introducen a través de la entrada 18 para pasar hacia abajo por el tubo 17 y a través de la salida 19 para fluir en forma pulverizada desde la boquilla 20 hacia el pulverizado de nitrato amónico que está pasando desde el plato 12 difusor al plato 13 difusor.The microspheres and carbonate solution of potassium needed in the procedure is introduced through from inlet 18 to pass down tube 17 and through the outlet 19 to flow in a powdered form from the nozzle 20 towards the spray of ammonium nitrate that is happening from the plate 12 diffuser to plate 13 diffuser.
A pesar de que el coloide de sílice que se necesita en el procedimiento puede añadirse al volumen de la disolución de nitrato antes de la granulación en perlas, el método preferido consiste en preparar una disolución del coloide de sílice y añadir esta disolución, o bien por sí misma o en conjunto con la disolución de carbonato, a la boquilla 10 de granulación en perlas por medio de la entrada 11. Esta adición posterior al procedimiento de granulación en perlas evita la gelificación del coloide de sílice y las obstrucciones en el equipo del procedimiento.Although the silica colloid that need in the procedure can be added to the volume of the nitrate solution before pearl granulation, the method preferred is to prepare a solution of the silica colloid and add this solution, either by itself or in conjunction with the carbonate solution, to the nozzle 10 of granulation in beads through entry 11. This post-procedure addition pearl granulation prevents gelation of silica colloid and obstructions in the procedure team.
La tabla 1 muestra algunas de las propiedades encontradas con un producto según la invención.Table 1 shows some of the properties found with a product according to the invention.
NotasNotes
1. Es la carga en kilogramos necesaria para romper una perla.1. Is the load in kilograms necessary for break a pearl
2. Representa la resistencia de las perlas a la abrasión causada por una corriente de aire y se expresa como el porcentaje de roturas de perlas causadas por las fuerzas de abrasión resultantes.2. Represents the resistance of the pearls to the abrasion caused by a current of air and is expressed as the percentage of pearl breaks caused by the forces of resulting abrasion.
3. Expresa la densidad aumentada de las perlas cuando una composición explosiva que contiene las perlas se carga por vía neumática en una perforación.3. Express the increased density of the beads when an explosive composition containing the pearls is charged pneumatically in a hole.
Las microestructuras del PPAN (nitrato amónico perlado poroso) convencional y del PPAN preparado según la invención se muestran respectivamente en las copias adjuntas de dos fotografías de microscopía electrónica números 1 y 2, estando marcadas las microesferas encapsuladas en esta última con "X". El aumento de la fotografía n° 1 es 211 veces mayor que el de la fotografía n° 2.The microstructures of PPAN (ammonium nitrate porous pearl) conventional and PPAN prepared according to the invention are shown respectively in the attached copies of two electron microscopy photographs numbers 1 and 2, being marked the microspheres encapsulated in the latter with "X". The increase of the photograph n ° 1 is 211 times greater than that of the photograph n ° 2.
Las dos fotografías muestran la presencia de espacios vacíos naturales marcados con "Y", que naturalmente tienden a desaparecer al realizar la carga por vía neumática del producto.The two photographs show the presence of natural empty spaces marked "Y", which naturally tend to disappear when pneumatically loading the product.
El producto según la invención puede utilizarse de manera convencional para producir una composición explosiva típica del tipo ANFO 94:6.The product according to the invention can be used in a conventional way to produce an explosive composition typical of ANFO 94: 6 type.
La tabla 2 muestra los resultados de la detonación obtenida con una composición de este tipo.Table 2 shows the results of the detonation obtained with such a composition.
NotasNotes
1. Los números se refieren al detonador con menor numeración que inicia el ANFO. Los detonadores utilizados contienen los siguientes explosivos (cantidades aproximadas):1. The numbers refer to the detonator with the smallest numbering that starts the ANFO. The detonators used contain the following explosives (approximate quantities):
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Las sensibilidades se midieron en cargas limitadas de 26 mm, que se cargaron por vía neumática utilizando el equipo y condiciones de funcionamiento habituales en las minas de oro y platino de Sudáfrica para el arranque de vetas estrechas y la formación de túneles.Sensitivities were measured in loads 26 mm limited, which were loaded pneumatically using the usual equipment and operating conditions in the mines of South African gold and platinum for the removal of narrow veins and the Tunnel formation
2. El diámetro crítico está definido por Meyer, en "Explosives" (Explosivos), primera edición, de Verlag Chemie, como el diámetro mínimo de una carga explosiva con el cual aún puede tener lugar una detonación. El diámetro crítico se midió para cargas limitadas que se cargaron por vía neumática.2. The critical diameter is defined by Meyer, in "Explosives" (Explosives), first edition, of Verlag Chemie, as the minimum diameter of an explosive charge with which a detonation can still take place. The critical diameter was measured for limited loads that were loaded pneumatically.
3. La velocidad de la detonación (VOD) se define en la misma fuente que para el n° 1 como la velocidad de propagación de una detonación en un explosivo. Se expresa en unidades de longitud por unidad de tiempo, por ejemplo, metros por segundo.3. The detonation speed (VOD) is defined at the same source as for # 1 as the speed of propagation of a detonation in an explosive. It is expressed in units of Length per unit of time, for example, meters per second.
4. Las VOD expuestas son para cargas limitadas de 26 mm de diámetro, con lo que la carga se carga por vía neumática.4. The exposed VODs are for limited loads of 26 mm in diameter, so the load is loaded via pneumatics.
5. El intervalo de valores VOD se obtiene con varias densidades cargadas que son, nuevamente, dependientes de la presión en el dispositivo de carga neumático durante el proceso de carga.5. The range of VOD values is obtained with several charged densities that are again dependent on the pressure in the pneumatic loading device during the process of load.
6. VOD de cargas vertidas en orificios de perforación de 210 mm de diámetro en arenisca suelta.6. VOD of loads poured into holes 210 mm diameter drilling in loose sandstone.
7. El PPAN modificado es una perla de nitrato amónico que contiene el 0,26% (% en masa) de microbalones EXPANCEL 910.7. The modified PPAN is a nitrate pearl ammonium containing 0.26% (mass%) of EXPANCEL microballoons 910
A partir de la tabla 2 se observará que la velocidad de la detonación de la composición según la invención generalmente es menor que la del estándar. Además, el diámetro crítico del producto es menor, mientras que la sensibilidad para la iniciación es mayor que la del estándar, en las condiciones de carga utilizadas durante la evaluación.From table 2 it will be observed that the detonation rate of the composition according to the invention It is generally less than the standard. In addition, the diameter product criticism is lower, while sensitivity for initiation is greater than the standard, under loading conditions used during the evaluation.
La sensibilidad al manejo mecánico se probó mediante métodos conformes a aquellos recomendados por las Naciones Unidas en relación con el Transporte de Mercancías Peligrosas, y el producto según la invención resultó ser comparable con el estándar.Sensitivity to mechanical handling was tested through methods consistent with those recommended by the Nations United in relation to the Transport of Dangerous Goods, and the product according to the invention proved to be comparable with the standard.
El solicitante encontró que un explosivo ANFO de bajo coste, altamente eficaz y seguro, se proporciona según la invención que muestra una sensibilidad potenciada para la iniciación y velocidades de detonación constantes en un amplio intervalo de diámetros de orificios de explosión y de presiones de carga neumática.The applicant found that an ANFO explosive of Low cost, highly effective and safe, is provided according to the invention showing enhanced sensitivity for the constant initiation and detonation rates in a wide range range of blast hole diameters and pressures of pneumatic load
Además, en el caso de ANFO pesado, la baja densidad eficaz de las partículas del producto según la invención ofrece una ventaja frente a los sistemas conocidos. Esto es así porque el rendimiento de los sistemas de ANFO pesado depende fundamentalmente de la sensibilidad de la mezcla cuando se somete a presiones estáticas y dinámicas.In addition, in the case of heavy ANFO, the low effective particle density of the product according to the invention It offers an advantage over known systems. This is so because the performance of heavy ANFO systems depends fundamentally of the sensitivity of the mixture when subjected to static and dynamic pressures.
Se apreciará que, sin duda, hay muchas variaciones posibles de detalles con un producto y un método novedosos según la invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.It will be appreciated that, no doubt, there are many possible variations of details with a product and method novel according to the invention without departing from the scope of the attached claims.
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